TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LÊ THỊ THANH HUỆ
NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC
MỘT SỐ HỢP CHẤT THỨ CẤP TỪ CÂY TƠ HỒNG
(Cuscuta sinensis Lamk) HỌ BÌM BÌM (Convolvulaceae)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành: Sư phạm Hóa học
Phú Thọ, 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LÊ THỊ THANH HUỆ
NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC
MỘT SỐ HỢP CHẤT THỨ CẤP TỪ CÂY TƠ HỒNG
(Cuscuta sinensis Lamk) HỌ BÌM BÌM (Convolvulaceae)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành: Sư phạm Hóa học
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: ThS.Nguyễn Thị Bình Yên
Trường Đại học Hùng Vương
Phú Thọ, 2017
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .......................................... iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................. iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................. v
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lý do lựa chọn đề tài .................................................................................. 1
2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................... 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................... 3
1.1 Giới thiệu về chi Cuscuta ......................................................................... 3
1.2 Đặc điểm thực vật loài Tơ hồng................................................................ 5
1.3 Các nghiên cứu về hóa thực vật chi Cuscuta ............................................. 5
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU............................................................................................................... 6
2.1 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 6
2.2 Nguyên vật liệu và thiết bị ........................................................................ 6
2.2.1 Xử lý Nguyên vật liệu ....................................................................... 6
2.2.2. Hóa chất ............................................................................................ 7
2.2.3 Thiết bị nghiên cứu ............................................................................ 7
2.3 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 9
2.3.1 Phương pháp ngâm chiết .................................................................... 9
2.3.2 Phương pháp sắc ký ......................................................................... 10
2.3.3. Phương pháp kết tinh ...................................................................... 19
2.3.4. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) .......................... 19
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................... 22
3.1 Quá trình điều chế cặn dịch chiết CH 2Cl2 cây Tơ hồng........................... 22
3.2 Quá trình phân lập các chất từ dịch chiết CH2Cl2 cây Tơ hồng ............... 23
3.2.1 Khảo sát thành phần định tính và lựa chọn dung môi ....................... 23
s: singlet
d: doublet
m: multiplet
Tên của các hợp chất được viết theo nguyên bản Tiếng Anh
- iv-
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Dây tơ hồng .................................................................................... 3
Hình 2.1. Cây Tơ hồng (tại Lâm Thao) .......................................................... 6
Hình 2.2 Làm sạch cây tơ hồng ...................................................................... 6
Hình 2.3. Máy cất quay chân không ............................................................... 7
Hình 2.4. Cột sắc ký với kích thước khác nhau............................................... 8
Hình 2.5 Bộ chưng cất dung môi ................................................................... 8
Hình 2.6 Máy soi UV ..................................................................................... 9
Hình 2.7. Sơ đồ chung của phương pháp ngâm chiết .................................... 10
Hình 2.8. Minh họa sắc ký lớp mỏng ............................................................ 10
Hình 2.9. Minh họa sắc ký cột ...................................................................... 18
Hình 2.10. Độ chuyển dịch hóa học của proton ............................................ 20
Hình 2.11. Sự tách vạch phổ......................................................................... 20
Hình 3.1. Quá trình ngâm dung dịch............................................................. 22
Hình 3.2. Sơ đồ điều chế cặn chiết CH2Cl2 và MeOH cây tơ hồng ............... 23
Hình 3.3. Cặn CH 2Cl2 cây Tơ hồng .............................................................. 23
Hình 3.4. Kết quả khảo sát TLC cặn chiết CH2Cl2 cây Tơ hồng ................... 25
Hình 3.5. TLC cặn CH2Cl2 Tơ hồng với hệ dung môi (III) ........................... 26
Hình 3.6. Cột tổng silicagel cặn CH2Cl2 ....................................................... 27
Hình 3.7. Hình ảnh TLC các phân đoạn F1÷F7 ............................................ 29
Hình 3.8. Cột phân đoạn F4.......................................................................... 30
Hình 3.9. Hình ảnh TLC các phân đoạn F4.1-F4.10 ..................................... 32
loại cây trong y học một cách nghiêm túc, chi tiết và rõ ràng. Cùng với sự
phát triển của công nghệ tổng hợp hóa dược tạo ra các biệt dược, các nhà
khoa học vẫn đang cố gắng tìm hiểu, khám phá các hoạt tính sinh học khác
nhau của các hợp chất có nguồn gốc từ nhiều loài thực vật khác nhau.
Việt Nam là đường giao lưu hai chiều giữa thực vật chúng phong phú
của miền Nam Trung Quốc, của Malaysia, của Inđônêxia. Nước ta nằm trong
vùng nhiệt đới, không có sa mạc, không bao giờ chìm ngập dưới biển và
không bị giá băng phủ xua đuổi các loài nên rất thuận lợi cho sự sinh sôi, nảy
nở của cây cỏ [2]. Với những đặc thù về khí hậu thiên nhiên như vậy, Việt
Nam có một hệ thực vật phong phú và đa dạng với trên 12.000 loài, trong đó
có trên 3.200 loài thực vật được sử dụng làm thuốc trong Y học dân gian; mở
ra tiềm năng nghiên cứu về các hợp chất tự nhiên từ các loài thực vật của Việt
Nam [3].
Chi Cuscuta ở Việt Nam có 3 loài và các loài này đã được sử dụng trong
y học cổ truyền [1] mở ra tiềm năng nghiên cứu hóa thực vật về các loài này.
Dựa trên các tài liệu tham khảo cho thấy cho đến nay vẫn chưa có công
trình khoa học nào công bố về thành phần hóa học cây Tơ hồng trên địa bàn
-2-
tỉnh Phú Thọ. Nên chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu phân lập và xác
định cấu trúc một số hợp chất thứ cấp từ cây Tơ hồng ( Cuscuta sinensis
Lamk) họ Bìm bìm (Convolvulaceae)” nhằm mục đích góp một phần nhỏ
vào việc tìm hiểu thành phần hóa học trong cây Tơ hồng thu hái ở huyện Lâm
Thao tỉnh Phú Thọ.
2. Mục tiêu của đề tài
- Điều chế cặn dịch chiết CH2Cl2 của cây Tơ hồng.
- Phân lập chất sạch từ các phân đoạn của dịch chiết CH2Cl2 của cây Tơ
hồng.
Gồm đến 170 loài phân bố khắp thế giới, ở những vùng nhiệt đới, cận
nhiệt đới và ôn đới. Ở Việt Nam có 3 loài [1], [2], [4].
C. australis R. Br - Tơ hồng nam.
Toàn ký sinh không có diệp luc, thân bóng nhẵn, lóng dài, màu vàng hay
da cam, có vòi hút nhựa cây chủ. Lá teo thành vẩy nhỏ. Hoa nhỏ; tràng màu
lục; nhị đính ở miệng tràng; bầu có 2 vòi nhụy. Qủa nang chứa 4-2 hạt.
Loài của châu Âu, Nhật Bản, Trung Quốc, được truyền bá vào nước ta,
nay gặp thông thường ở miền Nam.
Cây ký sinh toàn bộ. Mọc leo lên các bờ bụi, hàng rào.
Hạt được dùng trị lưng gối yếu mỏi, liệt dương, di tính, đái đục, đầu
váng mắt hoa, tầm nhìn suy giảm, thai động không yên.
-4-
C. chinensis Lam - Tơ hồng, Dây tơ hồng. Dây leo quấn qua trái, không
có diệp lục, toàn cây dạng sợi to 1-2mm, màu vàng, bóng nhẵn có vòi hút,
thường ký sinh trên một số cây bụi. Lá tiêu dảm thành vẩy nhỏ. Hoa nhỏ, màu
trắng, thường tụ họp thành nhóm 10-12 cái; đài hoa gồm 5 lá đài dính; tràng
hoa do 5 cánh hoa dính hình lục lạc, cao 1,2cm; nhị 5; bầu có 2 vòi nhụy. Qủa
nhỏ, hình cầu; hạt 2-4.
Loài cây Trung Quốc, Triều Tiên, Nhật Bản, được lan truyền ở nhiều nơi
thuộc miền Bắc nước ta.
Thường gặp ký sinh trên cây cúc tần và các loại cây bụi khác.
Ra hoa tháng 10-12.
Hạt được sử dụng làm thuốc gói là Thỏ ty tử. Thường dùng trị lưng gối
yếu mỏi, liệt dương, di tính, đái đục, đầu váng mắt hoa, sức nhìn giảm sút,
thai động không yên.
Dây tơ hồng cũng được dùng trị bệnh về phổi như ho, hen, viêm phổi,
táo bón do mất trường lực hoặc do thiếu mật, trướng bụng. Dùng ngoài rửa
phôi hình sợi chỉ cuộn vòng hay cuộn xoắn ốc trong phôi nhũ; lá mầm rất thô
sơ hoặc không có. Gồm 1 chi Cuscuta.
1.2 Đặc điểm thực vật loài Tơ hồng
Cây tơ hồng (Cuscuta sinensis Lamk) là một loại dây kí sinh cuốn trên
các cây khác, thân thành sợi màu vàng hay đỏ nâu nhạt, không có lá. Lá biến
thành vẩy, cây có dễ mút để hút các thức ăn từ cây chủ. Hoa ít thấy, hình cầu
màu trắng nhạt, gần như không có cuống, tụ thành 10-20 hoa một. Qủa hình
cầu, chiều ngang rộng hơn chiều cao, rộng độ 3mm, nút từ dưới lên. Hạt 2-4,
hình trứng, đỉnh dẹt, dài chừng 2mm.
1.3 Các nghiên cứu về hóa thực vật chi Cuscuta
Dựa trên các tài liệu tham khảo cho thấy đến nay vẫn chưa có công trình
khoa học nào công bố chi tiết về thành phần hóa học của cây Tơ hồng.
Theo Từ điển thực vật thông dụng của tác giả Võ Văn Chi chỉ ra cho
thấy cây Tơ hồng có chứa chất nhựa, tính chất glucozit gọi là cuscutin [1].
-6-
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Cây Tơ hồng được thu hái tại Thị trấn Lâm Thao – Huyện Lâm Thao –
Tỉnh Phú Thọ vào tháng 6/2016. Tên cây được xác định bởi nhà thực vật học
Đỗ Văn Hài. Mẫu tiêu bản kí hiệu QHT-04 được lưu giữ tại Viện Sinh thái và
Tài nguyên Sinh vật-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Hình 2.1. Cây Tơ hồng (tại Lâm Thao)
2.2 Nguyên vật liệu và thiết bị
2.2.1 Xử lý Nguyên vật liệu
Tơ hồng thu hái về loại bỏ tạp rác, thái nhỏ rồi phơi khô (Hình 2.2)
Đức.
Hình 2.4. Cột sắc ký với kích thước khác nhau
Dung môi được chưng cất trước khi sử dụng bằng bộ chưng cất dung
môi của hãng IKA.
Hình 2.5 Bộ chưng cất dung môi
-9-
Hiện màu dưới bước sóng UV 254, 366 nm được thực hiện trên hệ thống
đèn UV CAMAG.
Hình 2.6 Máy soi UV
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp ngâm chiết
Do cấu tạo của cây cỏ hoặc sinh khối thường là những chất liệu đại phân
tử tương đối trơ, không hòa tan trong dung môi hữu cơ nên việc khảo sát hợp
chất tự nhiên chính là việc chiết lấy và khảo sát các chất thứ cấp có trọng
lượng phân tử nhỏ. Nguyên tắc tổng quát là lựa chọn dung môi và quy trình
phù hợp để chiết tách hợp chất ra khỏi mẫu cây, điều này tùy thuộc vào đặc
tính của chất thứ cấp có trong cây mà người khảo sát mong muốn tách cô lập:
cấu trúc hóa học đa dạng, tính chất phân cực khác biệt, … Muốn chiết hợp
chất ra khỏi cây cỏ cần chọn dung môi phù hợp có độ phân cực tăng dần (nhexane, CH2Cl2, EtOAc, MeOH, …), sử dụng kỹ thuật chiết tách phù hợp
bằng cách ngâm dầm rồi lọc. Sau khi lọc, phần bã cây hoặc sinh khối còn lại
được lọc bỏ. Dung môi qua lọc được thu hồi bằng máy cô quay chân không ở
nhiệt độ thấp khoảng 30-45 oC vì thực hiện ở nhiệt độ cao có thể làm hư hại
một vài hợp chất kém bền nhiệt [5].
việc tách các cấu tử có thể thực hiện khá dễ dàng.
Sắc ký lớp mỏng dùng để khảo sát thành phần và sắc ký lớp mỏng điều
chế đều được thực hiện trên bản mỏng đế nhôm tráng sẵn Silica gel 60 F254
của hãng Merck có độ dày 0,25 mm. Dung môi triển khai là 1 hoặc hỗn hợp
một số dung môi thông dụng như n-hexane, CH2Cl2, EtOAc, acetone, MeOH.
Thuốc thử hiện màu được sử dụng là ceri sulfate.
Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký silica gel nói chung là dựa trên
khả năng hấp phụ khác nhaucủa các chất trên silica gel (pha tĩnh) sẽ được
dung môi rửa giải (pha động) khi đi lên theo lực mao quản sẽ phân tách (giải
hấp) ở các vị trí khác nhau trên đường đi của dung môi. Chất có độ phân cực
kém hơn sẽ đi lên nhanh hơn chất có độ phân cực cao hơn [8].
Tính chất hấp thụ của hệ sắc kí bản mỏng đặc trưng bằng độ linh động
Rf : Rf được xác định bằng:
-12-
Rf =
Trong trường hợp minh họa ở hình vẽ trên: Rf(A) =
.
Kĩ thuật sắc kí bản mỏng
i. Chuẩn bị bản mỏng:
Đế để trải bản mỏng thường là các bản thủy tinh, lá nhôm hoặc màng
poliete. Các loại màng trong suốt với tia tử ngoại có ưu điểm là có thể dùng
đo quang trực tiếp nhiều hợp chất trong bản mỏng.
Chất hấp phụ để trải bản mỏng thường là bột silica gel, alumin (Al2O 3),
kizengua, bột xenlulozo… Chất hấp phụ có thể được trải dưới dạng nhão có
chất kết dính, hoặc dạng bột mịn (không có chất kết dính).
vết khác nhau một cách gọn, rõ, sắc nét và vị trí của các vết nằm khoảng từ
1/3 đến 2/3 chiều dài bản sắc kí thì dung môi đó phù hợp.
+ Nếu qua quá trình triển khai mà nhận thấy hệ thống đơn dung môi
không cho những vết gọn, rõ, sắc nét thì cần thử triển khai với hệ thống hỗn
hợp dung môi, thí dụ toluene: methanol hoặc hexan: acetate etil …
Bảng 2.1: Một số giá trị vật lý của các dung môi thường gặp
Dung môi
Nhiệt độ
Hằng số điện
Momen lưỡng cực
sôi (oC)
môi (ở 250C)
(Debye)
Pentan
36,0
1,8
0,0
n-Hexan
Tretylamin
89,0
2,4
0,8
Bezen
80,1
2,3
0,0
Toluen
110,6
2,4
0,4
Sulfua cacbon
46,2
2,6
5,6
1,5
-14-
Piperidin
106,0
5,8
1,1
Axetat etyl
77,1
6,0
1,8
Axit axetic
118,5
6,2
1,5
1,7
Piridin
115,5
12,3
2,2
Axeton
56,2
20,7
2,7
Etanol
78,3
24,3
1,7
Benzonitrin
190,7
100,0
78,5
1,8
Nitrometan
101,1
38,6
3,1
iii. Chấm bản
Trước khi chấm mẫu lên bản phải vạch lằn “mức xuất phát” cách đáy
bản 1cm và lằn “mức tiền tuyến dung môi” cách đầu bảng 0,5 cm. Với bản
tráng sẵn thì gạch nhẹ bằng bút chì vót nhọn; với bản do sinh viên tự tráng rất
dễ tróc thì gạch cẩn thận và thật nhẹ nhàng phần đầu nhọn của vi quản.
Mẫu là chất lỏng thì sử dụng trực tiếp. Nếu mẫu là chất rắn, lấy 1mg mẫu
đặt lên mặt kiếng đồng hồ hoặc đựng trong một ống nghiệm nhỏ, hòa tan mẫu
với vài giọt dung môi dễ bay hơi như acetone. Dùng vi quản vừa điều chế như
trên, nhúng nhẹ phần đầu nhọn vào dung dịch mẫu, lực mao dẫn sẽ hút dung
dịch mẫu vào vi quản, chấm nhẹ phần đầu nhọn có chứa mẫu lên trên bản
mỏng tại một điểm cách đáy bản 1cm (điểm này phải ở vị trí sao cho khi
nhúng bản mỏng vào bình triển khai thì điểm chấm này vẫn nằm trên cao khỏi
mặt thoáng của dung dịch giải ly chứa trong bình).
Sau khi kết thúc quá trình sắc ký người ta phải tiến hành việc làm hiện
hình vết sắc ký bằng phương pháp hóa học hoặc vật lý.
-16-
Khi làm hiện hình bằng phương pháp hóa học người ta phun lên bản
mỏng một dung dịch thuốc thử có thể tác dụng với các cấu tử của hỗn hợp
thành hỗn hợp màu nhìn rõ bằng mắt thường.
Trong phương pháp vật lý, người ta có thể lợi dụng hiện tượng phát
quang với các tia tử ngoại. Người ta dùng một chất chỉ thị phát quang tác
dụng được với các cấu tử trong hỗn hợp. Người ta cũng có thể nhận dạng vết
sắc ký bằng phương pháp phóng xạ.
vi. Phân tích định tính
Quá trình đồng nhất các chất (định tính) sẽ khá đơn giản khi vết sắc kí có
màu đặc trưng hoặc có thể dùng các biện pháp khác nhau để hiện hình. Tuy
nhiên số loại hợp chất như vậy, nhất là với các chất hữu cơ, không nhiều lắm.
Điểm xuất phát chung nhất cho phân tích định tính là dựa vào giá trị
Rf vì đây là đặc trưng nhạy nhất của các chất. Tuy nhiên Rf lại phụ thuộc
nhiều vào điều kiện xác định nó. Người ta có thể vượt qua trở ngại này bằng
cách tuân thủ chặt chẽ các điều kiện chuẩn. Để thực hiện được việc đó người
ta khống chế kích thước của bản, độ dày của lớp hấp phụ, thể tích mẫu, độ
dày của tuyến dung môi và một số yếu tố khác. Khi tuân thủ các điều kiện
chuẩn, giá trị Rf sẽ có độ lặp lại cần thiết và có thể dùng để so sánh với các số
liệu cho trong các sổ tay, nếu chúng được đo trong cùng điều kiện và đáp ứng
được yêu cầu phân tích định tính.
Nhưng phương pháp tin cậy nhất vẫn là phương pháp làm chứng. Theo
phương pháp này, tại vạch xuất phát, bên cạnh giọt dung dịch mẫu nghiên
cứu, người ta nhỏ một giọt chất tương ứng với thành phần giả thiết có trong
mẫu. Do các yếu tố ảnh hưởng đến Rf của các chất như nhau nên sự trùng
pháp thích hợp.
viii. Ứng dụng của phương pháp sắc kí bản mỏng
Các hợp chất hữu cơ
Đây là phương pháp dùng để tách hầu hết các hợp chất hữu cơ, quá trình
tách thực hiện nhanh, có độ chọn lọc cao. Với các chất chỉ cần có sự khác
nhau rất ít về cấu trúc hay cấu hình là có thể thực hiện việc tách chúng ra khỏi
nhau bằng phương pháp sắc kí bản mỏng. Phương pháp có thể sử dụng để
tách và cô lập các hợp chất họ axit, rượu, alcaloit, amin, aminoaxit, protein và
peptit, các chất kháng sinh v.v…Vì vậy phương pháp được sử dụng rộng rãi
trong công nghệ thực phẩm, dược học, y học v.v…